KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER
SKRIPSI
Oleh
BELLA SIMBOLON
080405034
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER
SKRIPSI
Oleh
BELLA SIMBOLON
080405034
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku
Medan, 2013
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Kajian Pemanfaatan Biji Kopi
(Arabika) Sebagai Bahan Baku Pembuatan Metil Ester,” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diketahui bahwa minyak biji kopi yang diperoleh melalui tahap ekstraksi memiliki karakteristik yang baik untuk digunakan sebagai bahan pembuatan biodiesel . Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan, khususnya dalam pembuatan metil ester. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis dari biji kopi.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Dra. Siswarni MZ, MS yang telah banyak membantu.
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, F. Tampubolon yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis, T.H Simbolon, dan F. Tampubolon. 2. Kakak dan adik penulis.
3. Keluarga penulis.
4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6. Kartini Pakpahan atas kerjasamanya yang sangat baik selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
8. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang kakak yang turut memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Bella Simbolon NIM : 080405034
Tempat/tgl lahir : Sumbul 19 Juli 1990 Nama orang tua : F. Tampubolon Alamat orang tua :
Jl. Sisingamangaraja, Kec. Sumbul, Kab. Dairi
Asal Sekolah
SD Negeri No. 030332 Sumbul 1996-2002 SMP Negeri. 3 Sumbul 2002-2005
SMA Negeri. 1 Sumbul 2005-2008 Beasiswa yang diperoleh :
Beasiswa Bantuan Mahasiswa (BBM) tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi :
1. HIMATEK periode 2011/2012 sebagai anggota Bidang Hubungan Masyarakat
2. Paduan Suara Consolatio USU sebagai ketua Badan Pengurus Harian Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan minyak biji kopi sebagai bahan baku pembuatan metil ester dengan proses esterifikasi kemudian dilanjutkan transesterifikasi dan mempelajari pengaruh variasi perbandingan berat pelarut : biji kopi bubuk pada proses ekstraksi minyak biji kopi rusak. Metodologi penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku,ekstraksi, dan pengujian. Tahap ekstraksi dilakukan dengan variasi jenis pelarut n-heksana (C6H14) dan toluena
(C7H8(C6H5CH3)) dan variasi jumlah pelarut melalui perbandingan 1:5, 1:6, 1:7
dan 1:8 terhadap massa sampel tiap run, yakni 40 gram. Variabel tetap lain adalah waktu ekstraksi 2 jam dan suhu ekstraksi dengan pelarut n-heksana (C6H14) (titik
didih 690C) adalah 70-750C dan pelarut toluena (C7H8(C6H5CH3)) (titik didih
1100C) adalah 110-1150C. Tahap pengujian pemanfaatan minyak kopi dilakukan dengan proses esterifikasi pada perbandingan molar metanol:asam lemak bebas = 3:1 dengan katalis H2SO4 1% v/v selama 1 jam dengan pengadukan 600 rpm dan
proses transesterifikasi pada perbandingan molar metanol:minyak kopi = 9:1 dengan katalis NaOH 1,75% selama 2 jam dengan pengadukan 600 rpm. Proses esterifikasi sebagai pendahuluan dilakukan karena tingginya kadar asam lemak bebas minyak kopi, yakni 22,2%. Hasil ekstraksi yang diperoleh meliputi rendemen minyak kopi maksimum yang diperoleh 17,73% pada perbandingan berat toluena:bubuk kopi = 6:1, dan data minyak kopi berupa densitas 93,75 gr/ml, viskositas 59,326 cP dan komposisi asam lemak tertinggi adalah asam linoleat sebesar 40,8765% dan asam palmitat 37,4492%. Hasil esterifikasi dan transesterifikasi yang diperoleh berupa metil ester sebesar 39,63% dengan densitas 0,915 gr/ml, viskositas kinematik 22,5498 cSt dan titik nyala 1300C.
ABSTRACT
This research aims to exploit the coffee seed oil as raw material for metyl ester by esterification process, then followed by transesterification process and studied the influence of variations in the weight ratio of solvent: ground coffee beans in the coffee bean oil extraction process. The methodologies of this research are conducted on the process of preparation of raw materials,extraction, and testing phase. Extraction is done with a variety of types of solvent n-hexane (C6H14) and
toluene (C7H8 (C6H5CH3)) and a variety of solvents through a ratio of 1:5, 1:6, 1:7
and 1:8 against the mass of each run, which is 40 gram. Another variable is still 2 hours extraction time and temperature solvent extraction with n-hexane (C6H14)
(boiling point 690C) is 70-750c and the solvent toluene (C7H8 (C6H5CH3)) (boiling
point 1100C) is 110-1150C. Testing phase is done by the use of coffee oil esterification process in the molar ratio of methanol: free fatty acid catalyst H2SO4
= 3:1 with 1% v / v for 1 hour with stirring 600 rpm and transesterification process at a molar ratio of methanol: oil = 9:1 coffee with 1.75% NaOH catalyst for 2 hours with stirring 600 rpm. Esterification process as conducted preliminary due to high levels of free fatty acids coffee oils, which is 22.2%. Extraction results include the maximum yield of the coffee oils 17.73% in toluene weight ratio: coffee powder = 6:1, and coffee oil data in the form of the density 93.75 g / ml, viscosity 59.326 cP and fatty acid composition of the highest linoleic acid 40.8765% and palmitic acid 37.4492%. The results of esterification and transesterification obtained by the methyl ester equal to 39.63% with density 0.915 g / ml, 22.5498 cSt kinematic viscosity and flash point1300C.
DAFTAR ISI
Halam an PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ii
PRAKATA iii
1.2 PERUMUSAN MASALAH 2
1.3 TUJUAN PENELITIAN 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 BIODIESEL 5
2.2.1 Minyak Biji Kopi 11 2.2.2 Biji Kopi Rusak 12
2.3 EKTRAKSI 13
2.3.1 Ekstraktor Soxhlet 14 2.3.2 Ekstraktor Butt 14 2.4 ESTERIFIKASI 15 2.5 TRANSESTERIFIKASI 16 2.6 ANALISA BIAYA PRODUKSI BIODIESEL 17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 19 3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN 19 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 19 3.3 DIAGRAM KERJA 19
3.4 PROSEDUR KERJA 20
3.4.1 Penyiapan Bahan Baku 20
3.4.2 Ekstraksi 20
3.4.3 Destilasi 21
3.4.4 Esterifikasi 22
3.4.5 Transesterifikasi 22 3.5 ANALISA MINYAK BIJI KOPI DAN BIODIESEL (METIL ESTER) 23 3.5.1 Penentuan Densitas / Spesific Gravity 23 3.5.2 Penentuan Viskositas 23 3.5.3 Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) 24 3.5.4 Penentuan Titik Nyala 24 3.5.5 Penentuan Komposisi Asam Lemak dan Asam Lemak Bebas dengan
3.6.1 Flowchart Penyiapan Bahan Baku 25 3.6.2 Flowchart Ekstraksi 26 3.6.3 Flowchart Destilasi 28 3.6.4 Flowchart Esterifikasi 29 3.6.5 Flowchart Transesterifikasi 30 3.7 FLOWCHART ANALISA 31 3.7.1 Flowchart Analisa Densitas 31 3.7.2 Flowchart Analisa Viskositas 32 3.7.3 Flowchart Analisa Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) 33 3.7.4 Flowchart Analisa Titik Nyala 34 3.8 ANALISA TEKNIK SAM PLING DAN PENGOLAHAN DATA 35 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 36 4.1 PENGARUH JUMLAH PELARUT TERHADAP
RENDEMEN MINYAK 36
4.2 PENGARUH JENIS PELARUT TERHADAP RENDEMEN MINYAK 38 4.3 PENGUJIAN PEMANFAATAN MINYAK KOPI 39 4.3.1 Analisa Pendahuluan 39 4.3.2 Esterifikasi dan Transesterifikasi 40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 44
5.1 KESIMPULAN 44
5.2 SARAN 44
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Struktur Buah dan Biji Kopi 8
Gambar 3.1 Diagram Kerja Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Biji Kopi 19
Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Soxhlet Extraction 21
Gambar 3.3 Rangkaian Peralatan Destilasi 21
Gambar 3.4 Rangkaian Peralatan Untuk Proses Esterifikasi 22 Gambar 3.5 Flowchart Penyiapan Bahan Baku 25 Gambar 3.6 Flowchart Ekstraksi 27 Gambar 3.7 Flowchart Destilasi 28 Gambar 3.8 Flowchart Esterifikasi 29 Gambar 3.9 Flowchart Transesterifikasi 30 Gambar 3.10 Flowchart Analisa Densitas 31 Gambar 3.11 Flowchart Analisa Viskositas 32 Gambar 3.12 Flowchart Analisa Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) 33 Gambar 3.13 Flowchart Analisa Titik Nyala 34 Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Jumlah Pelarut terhadap Rendemen dengan
Jenis Pelarut n-Heksana 36 Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Jumlah Pelarut Terhadap Rendemen dengan
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Standarisasi Mutu Biodiesel Indonesia (RSNI EB 020551) 6 Tabel 2.2 Komposisi Kimia Biji Kopi Arabika (% Berat Kering) 8 Tabel 2.3 Karakteristik Minyak Biji Kopi Arabika 9 Tabel 2.4 Komposisi Kimia Biji Kopi Robusta (% Berat Kering) 10 Tabel 2.5 Komposisi Kimia Lemak Kopi 11 Tabel 4.1 Data Hasil Proses Ekstraksi 36 Tabel 4.2 Data Puncak-Puncak Utama Kromatogram Minyak Kopi 40 Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Metil Ester Praktek Dengan Standarisasi
Mutu Biodiesel Indonesia (RSNI EB 020551) 41 Tabel 4.4 Data Puncak-Puncak Utama Kromatogram Campuran Metil Ester
DAFTAR LAMPIRAN
DAFTAR SINGKATAN
FAME Fatty Acid Metil Ester
FFA Free Fatty Acid
